电子束焊接技术概述

电子束焊接属于高能束焊接方法之一，归 属与熔化焊范畴。

§1.2 电子束焊接起源与发展
– 电子束的发现迄今已有100多年的历史； – 电子束焊接技术起源于德国，1948年前西德物理学 家K.H.Steigerwald首次提出用电子束焊接的设想； – 1954年法国J.A.Stohr博士成功焊接了核反应堆燃料 包壳，标志电子束焊接金属获得成功； – 1957年11月，在法国巴黎召开的国际原子能燃料元 件技术大会上公布了该技术，电子束焊接被确认为 一种新的焊接方法； – 1958年开始，美国、英国、日本及前苏联开始进行 电子束焊接方面的研究； – 上世纪60年代后，我国开始从事电子束焊接研究；
电子束焊接（EBW）
（第一章 电子束焊接技术概述）
张秉刚 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室

§1.1 焊接技术回顾 • 1.1.1 焊接简史
1882年碳弧焊
上世纪30年代气 焊和手工电弧焊、 钎焊发展
上世纪40年代埋 弧焊和电阻焊 上世纪50年代电渣 焊和气体保护焊
近年来双面电弧焊、 上世纪60年代后摩 搅拌摩擦焊及离子束、 擦焊、扩散焊及电 太阳能焊接 子束等高能焊接
电子技术飞跃促进了焊接自动化，出现弧焊机器人； 焊接工艺研究方向和应用领域进一步拓宽

§1.1 焊接技术回顾
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1.1.2 焊接方法分类
– 熔化焊： 将被焊金属的结合处局部加热到熔 化状态，互相融合，冷却凝固彼此结合在一 起。 如：气焊、电弧焊、埋弧焊、电渣焊、 各种 气体保护焊、等离子弧焊等。

§1.1 焊接技术回顾

1.1.2 焊接方法分类
– 压力焊： 在焊接过程中，对被焊金属施加一定 的压力（也可同时加热或不加热），促使被 焊件间的结合面紧密接触，使原子间产生结 合作用，以获得永久性的连接。 如：电阻焊、摩擦焊、扩散焊等。

§1.1 焊接技术回顾

1.1.2 焊接方法分类
– 钎焊： 利用比焊件熔点低的钎料与焊件一起 加热，使材料熔化，而焊件本人不熔化。通 过毛细作用，钎料流入结合面的空隙而实现 被焊件的连接。
1.4.2 电子束焊接特点及应用 • (1)电子束焊接的优点 • (2)电子束焊接的不足 • (3)电子束焊接应用
深宽比通常在20：1以上
用于齿轮加工的 电子束焊接技术
T形齿轮零件结构简图
焊前分体部分
焊后整体部分
电子束焊接在电子和 仪表工业中的应用
电子束焊接技术 用于汽车制造
汽车变速器齿轮加工

§1.3电子束焊接概念及其能量转换特点 1.3.1 何谓电子束焊接
焊接过程演示 焊缝形状
1.3.2 电子束焊接能量转换特点
与通常熔化焊接相比，特点体现有三方面不同： 能量传递方式 热量析出部位 能量转换机理

§1.4 电子束焊接分类、特点及应用 1.4.1 电子束焊接分类
(1) 按照电子束加速电压不同 – 低压电子束焊接(U=15-30Kv) – 中压电子束焊接(U=40-60Kv) – 高压电子束焊接(U=100-150Kv) – 超高压电子束焊接(U300Kv)

§1.4 电子束焊接分类、特点及应用
(2) 按照真空度不同
– 高真空电子束焊接(10-3-10-6 torr) – 低真空电子束焊接(10-2-0.5 torr) – 非真空电子束焊接(大气中)
(3) 按照焊件在真空室中位置 – 全真空电子束焊接 – 局部真空电子束焊接

§1.4 电子束焊接分类、特点及应用
航空发动机 部件的电子 束焊接
某型号发动机功率轴的焊接
某型号发动机压气机机匣结构
航天产品的 电子束焊接
推力室身部与头部的铌钛 异种金属电子束焊接
推力室身部铜钢 异种金属电子束焊接
电子束焊接新技术
电子束焊接输入能量控制 技术——多焦点、多束
(4) 按照功率不同 – 大功率电子束焊接(60KW以上) – 中功率电子束焊接(30-60KW) – 小功率电子束焊接(30KW以下) (5) 按照电子枪特征 – 定枪式和动枪式 – 直热式和间热式 – 二级枪和三极枪 (6) 按照深穿加热特点 – 普通电子束焊接 – 脉冲电子束焊接

§1.4 电子束焊接分类、特点及应用